| 研究課題/領域番号 |
18K04693
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
矢島 健 東京大学, 物性研究所, 助教 (10597800)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 複合アニオン化合物 / 酸水素化物 / 新物質探索 |
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| 研究実績の概要 |
複合アニオン化合物は結晶内に複数種のアニオンを含む化合物であり、その配位環境に由来した特殊な結晶構造や電子状態を持つ場合がある。酸化物イオンと水素化物イオンが共存する酸水素化物は、高い触媒能や特異な電子物性を示すだけではなく、水素化物イオンを他のアニオンと交換させることが可能な場合があり、例えば酸窒化物のような新たな複合アニオン化合物合成の母体となり得る。本研究では酸水素化物を中心とした新規複合アニオン化合物の探索を行っている。
水素化物イオンは容易に水素ガスとして離脱することがしばしばある。そのため酸水素化物の合成において原料や反応場の選択は重要である。本研究では合成に密閉セルを用い、これに原料を封じて高温高圧環境下で反応させることで物質探索を行った。探索の結果、従来の酸水素化物にはない組成を持つ新規酸水素化物の合成に成功した。水素化物イオンの量は合成条件によって増加可能であり、アニオン量によって物性が変化することを明らかとした。同物質は酸化物において非常に多くの物質が発見されている結晶構造に類似しているため、今後様々な元素の組み合わせにおいて新たな酸水素化物が合成可能であることが期待される。また酸水素化物探索の過程において、新規水素化物の合成にも成功した。X線および中性子を用いた結晶構造解析の結果、同物質は従来にない結晶構造を有しており、構造内に非常に多くの水素化物イオンを含むことがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新物質探索は一筋縄ではいかないことが多く、細かな合成条件の最適化も伴うため、成果を得られるまで長期にわたることが多々あるが、本研究では物質探索の結果、すでに２つの新物質合成に成功した。この成果は、新規複合アニオン化合物の探索という本研究の目的に対する一定の成果であるとともに、さらなるステップへと進めるための十分な下地となり得る成果であると言える。引き続き、残りの期間を用いて研究を行うことによってさらなる新規複合アニオン化合物の合成が可能であると考えられることから、本研究は順調に進捗していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究において発見した新たな酸水素化物の結晶構造は、酸化物において非常に多くの物質が発見されている。そこで引き続き構成元素の組み合わせを変えた組成で物質合成を試み、より多くの水素化物イオンを含む新規酸水素化物などの探索を行う。また酸水素化物に含まれる水素化物イオンはしばしばアニオン交換反応を可能にする。そこで、本研究で得られた新規酸水素化物に対してフッ化物イオンや窒化物イオンなどとのアニオン交換反応を試み、新規複合アニオン化合物を探索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物質探索用の高温高圧下の反応に用いる密閉セルの作成方法を当初予定から変更し改良するなどした結果、物品費を抑えて物質探索することができたため。この経費は、物質探索に使用する原料などの消耗品などの購入費用として有効に活用する予定である。
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